闪光辐照不会导致含有胆固醇和α-生育酚的脂质体中的脂质过氧化

《Radiation Physics and Chemistry》：FLASH irradiation does not induce lipid peroxidation in liposomes containing cholesterol and α-tocopherol

辐射灭菌验证中低生物负载产品平均CFU接近或低于1时的统计分布与现实差异问题，提出对VDmax(SD)方法和ISO 11137-2标准中验证剂量的调整方案，以减少灭菌抵抗高估或低估风险。

　　

Nick Brydon

NextBeam公司灭菌部门负责人，北苏城，南达科他州

摘要

VD_max^SD方法因其稳健性、简单性以及所需的样本量小而广泛应用于医疗产品行业的辐射灭菌验证中，这不仅便于使用，还能提高测试的可靠性，并获得监管机构的认可，适用于各种产品。然而，对于某些生物负载非常低的产品（接近或低于每件产品1个菌落形成单位（CFU）的情况，生物负载的统计分布与实际可能的生物负载分布之间存在差异。对于平均生物负载接近或低于每件产品1个CFU的产品，由于在验证剂量之前某些产品中不存在可检测的生物负载，因此存在高估或低估产品辐射抗性的风险。本文讨论了选择低平均生物负载产品验证剂量的现有方法，并提出对VD_max^SD方法和方法1进行简单修改的建议，以避免高估或低估这些产品的辐射抗性。提高低剂量灭菌验证的可靠性将有助于提升辐照能力，并减少产品在不同灭菌场所和技术之间的转移障碍，从而受益于更宽的剂量范围。

引言

本文探讨了根据ISO 11137-2:2013(1)或ISO 13004:2022(2)标准，采用VD_max^SD或方法1进行辐射灭菌验证时，统计生物负载分布与实际生物负载分布之间的差异，特别是对于平均生物负载接近或低于每件产品1个CFU的产品。这些差异可能导致对产品辐射抗性的高估或低估。对于平均生物负载较低的产品，以下因素在验证剂量实验中尤为重要：

1)

灭菌测试中的阳性结果通常是由于部分产品单元的生物负载未被验证剂量灭活所致；而阴性结果不仅包括那些生物负载被验证剂量灭活的单元，还包括那些在验证剂量处理前就不存在生物负载的单元。当平均生物负载接近零时，样本组中在验证剂量处理前没有可检测生物负载的单元比例会增加。

2)

从数学上讲，一组产品的平均CFU值可能介于0和1之间，但在现实中单个产品单元的CFU值只能是整数。

3)

一个产品单元在辐照前没有生物负载，并不会降低另一个具有生物负载的单元的辐射抗性。

4)

一个产品单元在辐照前有生物负载，并不会增加另一个没有生物负载的单元的辐射抗性。

上述概念共同揭示了在为平均生物负载低于每件产品1个CFU的产品规划验证剂量时面临的一些挑战。具体来说，当用于描述生物负载分布的统计模型基于生物负载在样本中均匀分布的假设时，而实际上某些产品单元在计数过程中并未检测到生物负载。

如果某些单元在计数过程中未被检测到生物负载，可能会导致选择较低的验证剂量，从而对于那些确实具有生物负载的产品单元来说，验证剂量可能不足以实现有效的灭菌效果。由于生物负载计数技术（受回收效率或稀释因子影响）以及采用直接浸没法进行的灭菌测试方法的不同，也可能导致对生物负载的低估。此外，当计算平均生物负载时包括了那些没有生物负载的单元，也会在数学上高估产品的辐射抗性。

在验证剂量实验中，如果阴性结果中包含了那些在验证剂量处理前就不存在生物负载的单元，即使产品的生物负载实际上对辐射具有较高的抗性，也可能导致对生物负载抗性的低估。

为了便于讨论，需要明确“高估”和“低估”生物负载抗性是指针对进入验证剂量实验的测试样本，还是指最终接受灭菌处理的产品。因为在选择验证剂量时低估生物负载或辐射抗性，实际上相当于高估了最终灭菌过程中的辐射抗性。为保持一致性和清晰性，本文将“高估”和“低估”辐射抗性的表述针对的是最终经过灭菌处理的产品。表1总结了本文中讨论的辐射抗性高估和低估的定义及机制。

如何对VD_max^SD方法和方法1进行修改，以保持其简单性和保守性，同时降低对平均生物负载较低产品的辐射抗性高估或低估的风险？

本文基于Kowalski和Tallentire之前的研究（参考文献3）、（参考文献4）、（参考文献5）进行了进一步探讨。本文提出的对VD_max^SD方法和方法1的修改，是由于目前越来越普遍的较低灭菌剂量（低于历史上常见的25 kGy）以及与之相关的较低平均生物负载所推动的。本文中的公式、示例和验证剂量修改建议是基于10^-6的灭菌保证水平（SAL）制定的，但也可适用于其他SAL值。

部分内容摘录

VD_max剂量计算的数学回顾

根据ISO 11137-2:2013和ISO 13004:2022的标准，低生物负载产品的验证剂量是通过一组基于平均生物负载、验证剂量样本量、目标灭菌剂量和选定SAL值的方程式来确定的（参考Kowalski & Tallentire（参考文献3））： D_lin = 25 kGy/(6+log(n_o)) VD_max=D_lin(log(n_o)-log(SAL_VD))

ISO 11137-2:2013中规定了25 kGy验证剂量对应的平均生物负载范围，最低可达到0.1 CFU/件产品；当平均生物负载低于0.1 CFU时，相应的验证剂量也在表2中有详细说明。

分析0.0 kGy验证剂量对0.1 CFU/件产品的影响

根据公式（参考文献3），VD_max计算所需的输入参数是平均生物负载和样本量，计算结果是一个理论上能使每件产品的平均生物负载降至1 CFU的验证剂量。例如，对于平均生物负载已经为0.1 CFU的10件产品样本，验证剂量计算结果为0.0 kGy，即无需额外剂量即可达到目标效果。而对于平均生物负载低于0.1 CFU的情况……

修改VD_max^SD方法和方法1以避免验证剂量低估

ISO 11137-2:2013规定，在表1和表3（以及ISO 13004:2022中的类似表格）中，当生物负载计数介于两个表格值之间时，应使用更接近的平均生物负载值。由于现实中单个产品单元的生物负载值不可能介于0和1之间，且1 CFU是产品单元在灭菌处理前非无菌状态的最低非零生物负载值，因此应使用最低的验证剂量。

针对罕见但高抗性生物负载的VD_max^SD修改

一些产品单元在验证剂量处理前没有可检测的生物负载，这可能导致在存在罕见但高抗性生物负载的情况下验证剂量实验通过。找到一种既符合监管要求又受制造商欢迎的解决方案将对行业有益。

从技术角度来看，提高对低VD_max^SD剂量下罕见但高抗性生物负载检测能力的解决方案可能包括……

结论

对于平均生物负载低于每件产品1个CFU的产品，通过协调统计生物负载分布与实际生物负载分布，可以对VD_max^SD方法和方法1进行简单修改，从而降低对产品辐射抗性高估或低估的风险。

对于平均生物负载低于1 CFU且部分单元没有可检测生物负载的产品，灭菌过程应确保至少能灭活1个CFU，以确保产品的无菌性。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

关于通过减少VD_max^SD验证剂量中的阳性结果数量来提高对罕见但高抗性生物负载评估的思路，最初由G. Burgstaller在2022年11月2日向ISO技术委员会198工作组08所做的题为“剂量审核的可靠性及其与SAL的相关性”的未发表演讲中提出，随后这些概念在本文中得到了进一步阐述。